《 无机材料科学基础》.doc

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1、《无机材料科学基础》实验指导书适用专业：无机非金属材料工程、电科专业安徽建筑大学材料科学与工程系2013年7月前言《无机材料科学基础实验》是配合《无机材料科学基础》的课堂教学而设置的实践性教学环节，其目的是使学生了解无机材料科学基础实验的研究方法、实验技术和实验结果的分析、归纳等步骤，使学生加深对无机材料科学基础中的基本概念和有关理论的理解，从而加强对学生发现问题和解决问题的能力。通过实际操作，使学生熟悉一些无机材料的物理化学现象，掌握一些无机材料的物理化学实验所用的仪器及实验方法。在实验过程中教育学生养成良好的实验习惯，爱护公共财产，遵守安全制度，树立良好的学风，使

2、学生了解实验的重要性及实验课程的地位和作用；通过认真观察模型，加深对无机材料晶体结构的认识；通过具体验证性实验，加深对理论课讲述原理的理解；通过综合设计性实验提高综合运用知识的能力，掌握自我设计、操作控制实验过程基本技能。设置的具体实验项目有：晶体结构模型分析、粘土阳离子交换容量的测定、淬冷法研究相平衡、固相反应动力学、电解质对泥浆粘度的影响等。l实验一：晶体结构模型分析实验学时：2学时实验类型：综合实验实验要求：必修一、实验目的通过对晶体模型的分析，使学生加深对无机材料科学基础课程中结晶学基础和晶体结构两部分理论教学内容的理解。通过本实验的学习，为该课程、材料研究方

3、法及无机非金属材料学等课的学习奠定基础二、实验内容1．通过对晶体模型的分析，加深对晶体对称、对称操作和对称要素的理解；2．掌握等轴晶系、四方、三方和六方晶系的晶体定向原则和晶体常数特点；3．分析若干典型晶体结构，加深对配位数、配位多面体的理解。4．标定萤石模型中所有质点所处的几何位置。三、实验原理、方法和手段观测晶体模型找出对称要素；给晶体定向写出晶面符号；观察14种布拉维格子模型；观察等大球体紧密堆积模型，搞清其配位关系及其中的八面体和四面体两种空隙的分布，找出面心立方紧密堆积的ABCABC……密堆方向及紧密堆积的ABAB……密堆方向；分析典型的化合物晶体结构模型，

4、搞清各晶体结构中正负离子的配位关系、密堆关系，熟悉其晶胞；观察硅酸盐晶体结构。四、实验条件：相关晶体结构模型五、实验步骤1．观测晶体模型找对称中心（C）、找对称面（P）、找对称轴（Ln）、找反伸轴（Lin）；2．给晶体定向写出晶面符号；3.14种布拉维格子模型并认识其特征；观察等大球体紧密堆积模型，搞清其配位关系及其中的八面体和四面体两种空隙的分布，找出面心立方紧密堆积的ABCABC……密堆方向及紧密堆积的ABAB……密堆方向；4．分析典型的化合物晶体结构，对照模型，搞清各晶体结构中正负离子的配位关系、密堆关系，熟悉其晶胞；5．观察硅酸盐晶体结构，了解各晶体所属结构类

5、型及其结构中正负离子的配位关系；6．标定萤石模型中所有质点所处的几何位置。六、实验报告实验报告所包含的内容：写出一种晶体结构的所有对称要素、晶体定向、晶面符号和晶棱符号，写出其中正负离子的配位关系、密堆关系，并标出其模型中所有质点所处的几何位置，指出是何种空间格子。l实验二：粘土阳离子交换容量的测定实验学时：3学时实验类型：验证实验实验要求：必修一、实验目的掌握测定粘土阳离子交换容量的方法，熟悉鉴定粘土矿物组成的一种方法。二、实验内容对某种硅酸盐矿物的阳离子交换容量进行测定，对实验结果进行处理，写出实验报告。三、实验原理、方法和手段1.原理分散在水溶液中的粘土胶粒带有

6、电荷，不仅可以吸附反电荷离子，而且可以在不破坏粘土本身结构的情况下，同溶液中的其它离子进行交换。粘土进行离子交换的能力（即交换容量，以“毫克当量/每100克干粘土”表示），随着矿物的不同而异。矿物高岭石蒙脱石伊利石阳离子交换容量毫克当量/100克3~1580~15010~40所以，测得离子交换容量，可以作为鉴定粘土矿物组成的辅助方法。测定离子交换容量的方法很多，本实验采用钡粘土法。首先，以BaCl2溶液冲洗粘土使粘土变成钡—土，再用已知浓度的稀H2SO4置换出被粘土吸附的Ba2+，生成BaSO4沉淀，最后用已知浓度的NaOH溶液滴定过剩的稀硫酸，以NaOH消耗量计算粘

7、土的交换容量。2.实验结果处理按下式计算粘土的交换容量，并判断属于哪类粘土。W=[]´100式中：W—粘土的交换容量（毫克当量/100克）N—NaOH溶液浓度V1—滴定10ml未经交换的H2SO4溶液所需的NaOH溶液毫升数V2—滴定10ml交换后的H2SO4溶液所需的NaOH溶液毫升数m—土样重量（克）L—湿度校正项（L=g1-g2）g1—湿土加离心管重（克）g2—干土加离心管重（克）四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，集中授课形式，分批次进行。五、实验条件试剂与仪器：(1)粘土矿物试样(2)BaCl2溶液（1mol/L）(3)H